KR101748603B1

KR101748603B1 - Usb 쉘의 다단계 드로잉 성형 공법

Info

Publication number: KR101748603B1
Application number: KR1020160167405A
Authority: KR
Inventors: 홍영일; 원대기
Original assignee: 주식회사 예스테크; 홍영일
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2017-06-20

Abstract

본 발명은 USB의 쉘플러그(shell plug)나 인너쉘(inner shell)을 생산하는 성형 공법에 관한 것으로서, 일정한 폭의 시트메탈 스트랩(sheet metal strap)을 따라 미리 설정된 간격으로 펀칭(punching)하여 탭(22)에 의하여 지지되는 원형의 모재(21)를 연속적으로 형성시키는 제1단계; 시트메탈 스트랩을 하부다이(120)의 표면에 밀착시켜 붙잡은 상태에서 하부다이(120)의 내부로 하강하는 드로잉펀치(110)를 이용하여 원형의 모재(21)를 원통 형태로 성형하는 제2단계; 원통 형태로 성형된 모재(21)의 바닥면을 펀칭하여 원통관 형상으로 개방시키는 제3단계; 및, 원통관 형태로 개방된 모재(21)의 내부로 게이지(210)가 삽입되고 외측에서 수평 방향으로 슬라이딩 이동하는 사이드캠(200)을 이용하여 모재(21)를 압착하여 미리 설계된 최종 형태로 성형하는 제4단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

USB 쉘의 다단계 드로잉 성형 공법{USB Shell Multistep Drawing Method}

본 발명은 USB 쉘의 이형 형상 성형을 위한 드로잉 성형 공법에 관한 것으로서, 판상의 시트메탈(sheet metal)을 드로잉펀치를 이용하여 원통 형태로 성형한 후 사이드캠(side cam)을 이용하여 최종 형상으로 성형하여 USB 쉘의 전체 두께 및 경계부(코너 부위) 형상을 정밀하게 제작할 수 있다는 특징이 있다.

현재 전세계적으로 USB 컨넥터나 I/O 커넥터 제조는 벤딩(Bending) 공법으로 생산하고 있으나 도1에 도시된 바와 같이 커팅 라인이 존재하고 이러한 커팅 라인이 맞닿는 이음부의 파손 등으로 접촉불량이 많이 발생하고 있는 실정이다.

이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 2014년 이후 세계적으로 많은 회사들이 이음새가 없는 이형(타원형) 드로잉(Drawing) 공법으로 제품 생산을 시도하고 있으나, 도2에 도시된 바와 같은 다단계 딥 드로잉(Deep Drawing) 방식으로 최종 제품 형상을 단계적으로 제작할 경우 장변과 단변의 길이 비율이 다르기 때문에 각 변의 신장되는 정도가 달라짐에 따라 장변의 두께가 단변에 비하여 얇아지는 문제점이 있고, 딥 드로잉이 완료된 제품의 표면을 따라 샥라인(shock line)이나 스크래치(scratch)가 발생할 가능성이 높으며, 단변 하부 코너 부위가 늘어지는 형상이 발생하고, 후행하는 조립 과정에서 주변 구성 부품과 간섭과 저촉이 발생하여 조립 작업이 지연되고 최종 제품의 품질을 보증하지 못하는 문제점이 있다.

[선행기술문헌]

등록특허 제10-1401963호

공개특허 제10-2016-0121878호

상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명의 목적은 다음과 같다.

첫째, 장변과 단변의 길이 비율이 다른 USB 쉘(shell)의 전체 두께를 균일하게 제작할 수 있는 새로운 드로잉(Drawing) 공법을 제공함을 본 발명의 목적으로 한다.

둘째, USB 쉘의 경계부나 코너부 형상 및 수치를 정확하게 제작할 수 있는 새로운 드로잉(Drawing) 공법을 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

셋째, 드로잉 공정 후 별도의 후속 공정을 최소화하여 생산성을 향상시킬 수 있는 새로운 드로잉(Drawing) 공법을 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 기술적 구성은 다음과 같다.

본 발명은 USB의 쉘플러그(shell plug)나 인너쉘(inner shell)을 생산하는 성형 공법에 관한 것으로서, 일정한 폭의 시트메탈 스트랩(sheet metal strap)을 따라 미리 설정된 간격으로 펀칭(punching)하여 탭(22)에 의하여 지지되는 원형의 모재(21)를 연속적으로 형성시키는 제1단계;; 시트메탈 스트랩을 하부다이(120)의 표면에 밀착시켜 붙잡은 상태에서 하부다이(120)의 내부로 하강하는 드로잉펀치(110)를 이용하여 원형의 모재(21)를 원통 형태로 성형하는 제2단계; 원통 형태로 성형된 모재(21)의 바닥면을 펀칭하여 원통관 형상으로 개방시키는 제3단계; 및, 원통관 형태로 개방된 모재(21)의 내부로 게이지(210)가 삽입되고 외측에서 수평 방향으로 슬라이딩 이동하는 사이드캠(200)을 이용하여 모재(21)를 압착하여 미리 설계된 최종 형태로 성형하는 제4단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.

첫째, 시트메탈 스트립으로 장변과 단변의 길이 비율이 다른 USB 쉘(shell)의 전체 두께를 균일하게 제작할 수 있다.

다시 말하면, 먼저 딥드로잉 방식으로 판상의 시트메탈을 원통관 형상으로 성형한 후 사이드캠(200)을 이용하여 좌우 양측에서 압착하는 방식으로 장변과 단변의 길이가 다른 USB 쉘을 제작함으로써 각 변의 늘어짐 차이가 극소화되어 제품의 전체 두께를 균일하게 제작할 수 있다.

둘째, USB 쉘의 경계부나 코너부 형상 및 수치를 정확하게 제작할 수 있다.

다시 말하면, 사이드캠(200)을 사용한 성형이 완료되면 알사이징펀치(310)와 알사이징다이(320)를 이용하여 성형된 모재(21)의 경계부와 코너부를 정확한 형상 및 칫수로 최종 성형하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

셋째, 드로잉 공정 후 별도의 후속 공정을 최소화하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

다시 말하면, 제품 품질 향상을 위한 별도의 추가 공정이 불필요하여 보다 빠른 시간 내에 설계도면과 정확히 일치하는 제품을 대량 생산할 수 있어 생산성이 획기적으로 개선될 수 있다.

도1은 종래의 USB 컨넥터로서 벤딩(Bending) 공법으로 생산되어 이음부의 커팅 라인이 존재하는 경우를 도시한다.
도2는 종래의 다단계 딥 드로잉(Deep Drawing) 방식으로 장변과 단변의 길이 비율이 다른 USB 쉘이 성형되는 과정을 도시한다.
도3은 시트메탈(sheet metal)을 이용하여 제1단계가 수행된 모재(21)를 예시적으로 도시한다.
도4는 시트메탈을 원통 형상으로 다단계 딥 드로잉하는 과정(제2단계)을 예시적으로 도시하는 단면도이다.
도5는 딥 드로잉 단계가 진행됨에 따라 모재(21)가 순차적으로 변형되는 단면 형상으로서 제2단계와 제3단계를 예시적으로 도시한다.
도6은 원통관 형상으로 성형된 모재(21)를 사이드캠(200)을 이용하여 성형하는 방법을 도시하는데, 모재(21)의 내측에는 게이지(210)가 삽입되고, 이동식 성형블럭(230)이 좌우 방향에서 모재(21)를 향하여 이동하면 모재(21)가 이동식 성형블럭(230)과 게이지(210) 사이에 압착되면서 전후 방향으로 벌어지다가 고정식 성형블럭(220)에 모재(21)의 전후 단부가 맞닿아 이동식 성형블럭(230)의 내측면과 고정식 성형블럭(220)의 내측면 홈부 형상에 일치하도록 모재(21)의 성형이 이루어지게 된다.
도7은 도6에 도시된 것과 같은 방식으로 사이드캠(200)을 이용한 성형이 순차적으로 진행되어 미리 설계된 최종 형상으로 성형이 이루어지는 것을 예시적으로 도시한다.
도8은 이동식 성형블럭(230)을 모재(21)의 좌우 방향에서 압착하는 성형 후 알사이징펀치(310)와 알사이징다이(320)를 이용하여 성형된 모재(21)의 경계부를 정확한 형상 및 칫수로 최종 성형하는 과정을 예시적으로 도시한다.

이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 USB의 쉘플러그(shell plug)나 인너쉘(inner shell)을 생산하는 성형 공법에 관한 것이다.

(1) 제1단계

일정한 폭의 시트메탈 스트랩(sheet metal strap)을 따라 미리 설정된 간격으로 펀칭(punching)하여 탭(22)에 의하여 지지되는 원형의 모재(21)를 형성시키는 과정으로 이러한 과정이 완료되면 도3에 도시된 것처럼 USB 쉘로 성형될 원형의 시트메탈 모재(21)가 연속적으로 형성된다.

이러한 펀칭 과정에는 별도로 언급하지 않았으나 추후 공정에서 사용되는 치공구의 핀(pin)과 맞물려 기준점 역할을 하는 작업공(tooling hole)이 함께 천공됨이 일반적이다.

(2) 제2단계

도4에 도시된 바와 같이 시트메탈 스트랩을 하부다이(120)의 표면에 밀착시켜 붙잡은 상태에서 하부다이(120)의 내부로 하강하는 드로잉펀치(110)를 이용하여 원형의 모재(21)를 원통 형태로 성형하는 과정이다.

이러한 제2단계는 1회의 작업으로 완료되는 것이 아니라 하강 깊이가 단계적으로 깊어지면서 직경은 단계적으로 감소하는 다수의 드로잉펀치(110)와 하부다이(120)에 의하여 다단계의 드로잉(drawing) 성형 과정이 순차적으로 수행되면서 도5에 도시된 것과 같은 과정으로 원통 형상이 순차적으로 성형된다.

(3) 제3단계

사이드캠(200)을 이용한 성형이 원활하게 이루어지도록 하기 위한 전단계 공정으로서, 도5의 마지막 단면도에 도시된 형태가 되도록 원통 형태로 성형이 완료된 모재(21)의 바닥면을 원형으로 펀칭하여 원통관 형상으로 개방시키는 과정이다.

(4) 제4단계

원통관 형태로 개방된 모재(21)의 내부로 게이지(210)가 삽입되고 외측에서 수평 방향으로 슬라이딩 이동하는 사이드캠(200)을 이용하여 모재(21)를 압착하여 미리 설계된 최종 형태로 성형하는 과정이다.

이러한 과정은 도6에 도시된 형태의 사이드캠(200)에 의하여 수행되는데, 게이지(210)를 중심으로 전후 방향 각각에 고정식 성형블럭(220)이 설치되고, 게이지(210)를 중심으로 좌우 방향 각각에 승하강로드(240)와 연동하여 슬라이딩 운동을 하는 이동식 성형블럭(230)이 설치된다.

원통관 형태로 개방된 모재(21) 내부로 게이지(210)가 삽입되도록 고정식 성형블럭(220)과 이동식 성형블럭(230) 사이의 공간에 모재(21)가 셋팅되면 이동식 성형블럭(230)이 수평 이동하면서 게이지(210)를 중심으로 좌우 방향에서 모재(21)를 압착 성형하고, 고정식 성형블럭(220)은 전후 방향으로 벌어지는 모재(21)의 양측 단부의 거동을 제한하면서 모재(21)의 전후 방향 양측 단부 형상을 성형하게 된다.

도6에 도시된 이동식 성형블럭(230)은 하단부가 챔퍼(chamfer) 가공되어 경사면을 이루는 승하강로드(240)가 하강함에 따라 게이지(210)를 향하여 수평 이동을 하고, 승하강로드(240)가 상승하면 스프링(도시 생략)에 의하여 최초 위치로 복귀하는 작동 방식이 선택되었으나 반드시 이러한 방식에 한정되는 것은 아니며 이동식 성형블럭(230)을 수평 방향으로 왕복 이동시킬 수 있는 다양한 작동 방식이 선택될 수 있다.

이러한 사이드캠(200)에 의한 성형은 도7에 도시된 것처럼 게이지(210), 이동식 성형블럭(230) 및 고정식 성형블럭(220) 각각이 성형이 이루어지는 과정에 따라 단계별로 구비되어 순차적으로 수행될 수 있다.

즉 1회의 작업으로 최종 형상에 도달하는 것이 아니라 도7에 도시된 것처럼 2번의 과정을 거쳐 성형이 완료될 수도 있고, 필요에 따라서는 3번 또는 그 이상의 과정을 거쳐 성형 공정이 완료될 수도 있다.

사이드캠(200)을 사용한 성형이 완료되면 도8에 도시된 것처럼 알사이징펀치(310)와 알사이징다이(320)를 이용하여 성형된 모재(21)의 경계부를 정확한 형상 및 칫수로 최종 성형하는 과정이 추가될 수 있다.

이러한 사이징 공정을 통하여 공차 범위 내에서 설계도면과 정확히 일치하는 제품을 생산할 수 있다.

이후 탭(22)을 제거하는 과정과 날카로운 코너 부위를 제거하는 일반적인 과정 등이 수반될 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.

21:모재 22:탭(tab)
110:드로잉펀치(drawing punch)
120:하부다이
200:사이드캠(side cam)
210:게이지
220:고정식 성형블럭
230:이동식 성형블럭
240:승하강로드
310:알사이징펀치(R sizing punch)
320:알사이징다이(R sizing die)

Claims

USB의 쉘플러그(shell plug)나 인너쉘(inner shell)을 생산하는 성형 공법에 관한 것으로서,
일정한 폭의 시트메탈 스트랩(sheet metal strap)을 따라 미리 설정된 간격으로 펀칭(punching)하여 탭(22)에 의하여 지지되는 원형의 모재(21)를 연속적으로 형성시키는 제1단계;
시트메탈 스트랩을 하부다이(120)의 표면에 밀착시켜 붙잡은 상태에서 하부다이(120)의 내부로 하강하는 드로잉펀치(110)를 이용하여 원형의 모재(21)를 원통 형태로 성형하는 제2단계;
원통 형태로 성형된 모재(21)의 바닥면을 펀칭하여 원통관 형상으로 개방시키는 제3단계; 및,
원통관 형태로 개방된 모재(21)의 내부로 게이지(210)가 삽입되고 외측에서 수평 방향으로 슬라이딩 이동하는 사이드캠(200)을 이용하여 모재(21)를 압착하여 미리 설계된 최종 형태로 성형하는 제4단계;
를 포함하여 구성되고,
상기 제4단계는,
게이지(210)를 중심으로 전후 방향 각각에 설치되는 고정식 성형블럭(220)과 좌우 방향 각각에 설치되어 슬라이딩 운동을 하는 이동식 성형블럭(230) 사이의 공간에 원통관 형태로 개방된 모재(21)가 셋팅되면 이동식 성형블럭(230)이 이동하면서 게이지(210)를 중심으로 좌우 방향에서 모재(21)를 압착하고 고정식 성형블럭(220)은 전후 방향으로 벌어지는 모재(21)의 양측 단부의 거동을 제한하면서 모재(21)의 전후 방향 양측 단부 형상을 성형하는 것을 특징으로 하는 USB 쉘의 드로잉 성형 공법.
제1항에서,
상기 제2단계는,
하강 깊이가 단계적으로 깊어지면서 직경은 단계적으로 감소하는 다수의 드로잉펀치(110)에 의하여 다단계의 드로잉(drawing) 성형 과정이 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 USB 쉘의 드로잉 성형 공법.
제2항에서,
상기 제4단계는,
게이지(210), 이동식 성형블럭(230) 및 고정식 성형블럭(220) 각각이 성형이 이루어지는 과정에 따라 단계별로 구비되어 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 USB 쉘의 드로잉 성형 공법.
제3항에서,
상기 제4단계는,
이동식 성형블럭(230)을 모재(21)의 좌우 방향에서 압착하는 성형 후 알사이징펀치(310)와 알사이징다이(320)를 이용하여 성형된 모재(21)의 경계부를 정확한 형상 및 칫수로 최종 성형하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 USB 쉘의 드로잉 성형 공법.
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